JPH11512825A - 加圧水形原子炉の一次冷却材へのガス注入装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は、水素を混入しなけれぼならない液状冷却材、特に水の冷却材回路を備えた原子炉に関する。冷却材回路は特に冷却材の体積補償容器（６）並びに冷却材回路から取り出された冷却材を再び冷却材回路に供給する少なくとも一つの高圧ポンプ（６０、６２）を有している。水素の供給個所（３８）は高圧ポンプ（６０、６２）の吸込管（３２）に置かれている。高圧ポンプ（６０、６２）の圧力側に体積補償容器（６）にあるいは排水装置（９４）に接続されている測定管（８２）が設けられている。この測定管（８２）に冷却材内の水素含有量を測定する装置（５８）が接続されている。この測定装置（５８）は調整装置（５２）を介して、供給個所（３８）への水素の供給を制御する調整弁（４２）に接続されている。水素注入装置は冷却材内における水素含有量を精確に維持する働きをする。

Description

【発明の詳細な説明】 加圧水形原子炉の一次冷却材へのガス注入装置 本発明は、体積補償容器とそれに後置接続された少なくとも一つの高圧ポンプ とを備えている加圧水形原子炉の液状一次冷却材に水素ガスを注入する装置に関 する。 文献「ファウゲーベー・ケルンクラフトウェルクス・ゼミナール（VGB - Kern kraftwerks - Seminar）1970 」、特にその第４１頁に、加圧水形原子炉におけ る一次冷却材の体積調整装置が記載されている。一次冷却材の一部で常に貫流さ れるこの装置には水素ガス注入装置も付設されている。これによって原子炉の中 央範囲における冷却材の放射線分解に対抗しようとしている。この公知のガス注 入装置の場合、水素は体積調整装置に付設される体積補償容器の中に入れられる 。体積補償容器はここでは液体レベルの上にガスクッションとして存在している 。ガスクッション内における水素分圧は一次冷却材における所望の水素濃度に応 じて調整される。 このガス注入装置は、体積補償容器に漏洩が生じた際に水素が逃げ出して、爆 発の危険性がある爆鳴気を形成するおそれがあるという欠点を有する。このため に、原子炉技術で広く知られているように、水素で満たされているガス空間を回 避するか、少なくともできるだけ小さくするように努められている。更にこのガ ス注入装置は、ガスクッション内における水素分圧に対する一次冷却材の水素濃 度の偏差がゆるやかにしか解消しないという別の欠点を有する。 上述のガス注入装置の改良形がドイツ特許第２８２８１５３号明細書で知られ ている。そこでは一次冷却材への水素ガスの注入は体積補償容器に対して並列に 配置されたバイパス管で行われる。体積補償容器と互いに並列運転する３台の高 圧ポンプとの間における吸込み管に開口しているこのバイパス管において、水素 供給個所の下流に混合器およびガス分離器が置かれている。その供給個所に調整 装置で制御される調整弁を備えた水素供給管が通じている。その調整装置にはこ こで図示されていない方式で冷却水の水素含有量の値およびガス分離器の運転状 態が入力される。 このガス注入装置の欠点は、一次冷却材の水素含有量を精確に調整できないと いうことにある。これは、バイパス管内におけるガス注入済みの一次冷却材が吸 込み管内で体積補償容器からの異なる水素濃度の一次冷却材と合流され混合され ることに起因している。更に上述した調整方式の場合、ガス分離器内に必然的に 或る量の水素がガス状で存在している。この調整方式は比較的複雑であり、水素 濃度の調整に比較的長い時間が必要とされる。更に調整装置は非常に経費がかか る。 ドイツ特許第２８２８１５３号に付与された追加特許第２９４８２９７号では 、上述のガス注入装置は、液体の一次冷却材で作動する液体噴霧圧縮器で水素を 搬送することによって改良されている。この方式も上述の欠点を有する。 本発明の課題は、冒頭に述べた形式の装置を、体積補償容器の液体体積の外側 に存在する水素量をできるだけ少なくでき、冷却材内における水素含有量を迅速 にかつ精確に比較的簡単な手段で調整できるように改良することにある。 本発明によればこの課題は、 ａ） 体積補償容器と高圧ポンプとの間の吸込み管における水素供給個所、 ｂ） 高圧ポンプの下流で圧力配管から分岐している測定管、 ｃ） 測定管に水素濃度を測定するために配置されている測定装置、 ｄ） 測定装置に入力側が接続されている調整装置、および ｅ） 供給個所に通じている水素供給管に設けられ調整装置の出力側に接続され ている調整弁、 を有していることを特徴とする装置によって解決される。 即ち本発明によれば、高圧ポンプの圧力側に（体積補償容器あるいは排水装置 に接続されている）測定管が設けられている。この測定管に冷却材内の水素含有 量を測定する装置が接続されている。高圧ポンプの圧力側に測定用に取り出され る冷却材の量は通常５〜１５ｌ／ｈと比較的少ないので、この測定管は上述した ように原子炉の排水系統に接続することができる。 本発明に基づく方式は、冷却材内の水素含有量を迅速に且つ精確に調整できる という利点を供する。水素が溜まる死空間は最小に限定される。ガス分離器は不 要である。 上述したように装置は上述の調整弁を制御するための調整装置に接続されてい る。本発明の他の実施態様においては、この調整弁は水素貯蔵タンクと供給個所 との間に配置されている。これにより冷却材への水素ガス注入の自動運転が可能 となる。 本発明の他の有利な実施態様においては、供給個所の下流に混合器が設けられ ている。既に低圧部分の混合によって、高圧部分には実質的に溶解した水素しか 存在しなくなる。 体積補償容器に付設されたバイパス管が設けられると有利である。これによっ て、体積補償容器およびそのガス空間も小さくすることができる。 本発明の他の有利な実施態様においては、バイパス管は供給個所の上流で体積 補償容器と高圧ポンプとの間の吸込み管に開口している。これによって高圧ポン プに導入される全冷却材は十分に一様な水素含有量にされる。 以下図面に示した実施例を参照して本発明を詳細に説明する。 図面は原理的な配管系統図を示している。 図面は加圧水形原子炉の一次冷却材へのガス注入装軍を示している。加圧水形 原子炉の一次冷却材回路（図示せず）から分岐された配管系２は手動調整弁４と 流量計５を介して体積補償容器６の下部に通じている。体積補償容器６はその下 部８が一次冷却材例えば水（Ｈ₂Ｏ）で充填されている。体積補償容器６内にお ける一次冷却材の上側のガス空間１０は配管系１２、１４を介して排気装置（図 示せず）に、および導入管１６を介して窒素供給接続口にそれぞれ接続されてい る。配管系１２には逆止弁１５、調整弁１６、流量計１８および弁２０が設けら れており、これらはそれ自体は公知の窒素の流量調整装置の構成部品である（ド イツ特許第２８２８１５３号明細書参照）。配管系１４には調整弁２２および弁 ２４が設けられ、これらはそれ自体は公知の窒素および場合によって設けられる 水素の圧力調整装置の構成部品である（ドイツ特許第２８２８１５３号明細書参 照）。ガス空間１０は主として窒素（Ｎ₂）で充填されている。窒素（Ｎ₂）は導 入管１６および弁２６並びに逆止弁２７を介して導入される。 体積補償容器６に対して並列に調整弁３０付きのバイパス管２８が配置されて いる。これは配管系２から体積補償容器６の下に接続されている吸込み管３２に 通じており、その流量は調整弁３０によって電動調整される。調整弁３０および 弁４によって体積補償容器６内においてホウ素濃度が継続管理される。ホウ素の 導入は配管系２の入口で行われ、ここでは図示されていない。冷却材の主流から その一部が連続的に弁４を介して取り出され、体積補償容器６の中に導かれ、そ の内容物と混合した後で下から吸込み管３２を介して再び排出される。 吸込み管３２の中にそのバイパス管２８の入口開口の下流に静止形混合器３４ が設けられている。これはＨ₂を混入するために使用される。水素供給管３６は 混合器３４の手前で供給個所３８で吸込み管３２に開口している。水素供給管は 混合器３４に導くこともできる。水素供給管３６は逆止弁４０、電動式調整機構 あるいは調整弁４２、流量計４４および遮断弁４６で遮断できる水素貯蔵タンク ４８を有している。調整弁４２は制御配線５０を介して可調整設定器５４付きの 調整器あるいは調整装置５２に接続されている。ここでは所望の水素含有量に対 する設定値が調整される。調整装置５２は測定配線５６を介して水素（Ｈ₂）の 測定装置５８に接続されている。この水素測定装置５８は特にスイス国のオリビ スフェレ・ラボラトリース（ Orbisphere Laboratories）社（スイス国2000ノイ ヒアテル）により市販されている。 混合器３４の下流に互いに並列接続された二つの高圧ポンプ６０、６２が設け られている。これらの各高圧ポンプ６０、６２はそれぞれ二つの排気弁６４ａ、 ６４ｂないし６６ａ、６６ｂを備えており、それらの両排気弁間にそれぞれその 配管内にガスが存在しているか否かを検出するガス測定装置６５ないし６７が配 置されている。もしガスが検出されたとき、それぞれの外側弁６４ｂ、６６ｂが 開けられ、内側弁６４ａ、６６ａが閉じられて、ガスが逃がされる。ポンプ６０ は第１の弁６８と第２の弁７０との間に接続され、ポンプ６２は第３の弁７２と 第４の弁７４との間に接続されている。高圧ポンプ６０、６２は大部分の一次冷 却材をバイパス管２８から共通の圧力配管７６、流量計７８および弁８０を介し て一次回路に戻す。 体積補償容器６は種々の目的を有している。即ちこれは一方では高圧ポンプ６ ０、６２の吸込み側における一次冷却材の水頭レベルの変動を補償する働きをす る。他方では調整弁３０の手前にあるいずれかの弁（図示せず）が故障して高圧 ポンプ６０、６２への一次冷却材の供給が遮断されるか中断されたとき、（例え ば１２．５ｍ³の）冷却材溜めの働きをする。高圧ポンプ６０、６２は安全上か ら常に運転し続ける必要がある。 圧力配管７６から測定管ないし分岐管８２が分岐している。この測定管８２に 弁８４、８６、流量測定装置８８、一次冷却材における水素含有量をオン・ライ ンで測定する測定装置５８、絞り装置９０および逆止弁９２が連続して位置して いる。また測定管８２は体積補償容器６の下部８に通じている。その代わりに測 定管はガス空間１０に導くこともでき、また排水装置９４に導くこともできる。 後者は破線で示した配管８２ａで表されている。溶解水素を検出する測定装置５ ８に分岐管９６、９８も設けられている。これらの分岐管９６、９８は、測定装 置５８を或る運転時間経過後に（図示していない水素タンクによって）再修正す るために使用され、ないしは測定管８２を必要に応じて排水するためあるいは排 気するために使用される。 圧力配管７６から測定管８２を介して例えば５〜１０ｌ／ｈの比較的僅かな割 合の冷却材しか分岐されない。分岐された冷却材は体積補償容器６を通る冷却材 経路に戻されるか、あるいはまた排水装置９４に排出される。 図示した装置は次のように作動する。 一次冷却材への水素注入の調整は、両高圧ポンプ６０、６２の低圧側即ち吸込 側における調整装置５２によって制御される調整弁４２を介して行われる。水素 の注入は供給個所３８で行われる。これに対して調整量即ち一次冷却材（例えば 水）における水素含有量は両高圧ポンプ６０、６２の圧力側で測定管８２におけ る測定装置５８によって連続して測定される。調整装置５２は、主冷却材におけ る水素濃度を例えば２．５ｐｐｍである所定の設定値に維持する役割を有してい る。 図示した装置は確実なガス注入を実施することができ、即ち冷却材（水）にお ける水素濃度を所定の値にすることができる。これは簡単な構成で特徴づけられ ている。無駄なガス空間は回避される。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．特に体積補償容器（６）と少なくとも一つの高圧ポンプ（６０、６２）を備 えている加圧水形原子炉の液状一次冷却材にガスを注入する装置において、 ａ）高圧ポンプ（６０、６２）の吸込み管（３２）における水素供給個所（３８ ）、 ｂ）高圧ポンプ（６０、６２）の下流で圧力配管（７６）から分岐している測定 管（８２）、 ｃ）測定管（８２）に水素濃度を測定するために配置されている測定装置（５８ ）、 ｄ）測定装置（５８）に入力側が接続されている調整装置（５２）、および ｅ）供給個所（３８）に通じている水素供給管（３６）に設けられ調整装置（５ ２）の出力側に接続されている調整弁（４２） を有していることを特徴とする加圧水形原子炉の一次冷却材へのガス注入装置。 ２．測定管（８２）が場合によって設けられる補償容器（６）あるいは排水装置 （９４）に通じていることを特徴とする請求項１記載の装置。 ３．高圧ポンプ（６０、６２）が冷却回路から取り出された一次冷却材を再び冷 却回路に戻すことを特徴とする請求項１又は２記載の装置。 ４．水素供給管（３６）における調整弁（４２）が水素貯蔵タンク（４８）と供 給個所（３８）との間に配置されていることを特徴とする請求項１ないし３のい ずれか１つに記載の装置。 ５．吸込管（３２）に混合器（３４）が配置されていることを特徴とする請求項 １ないし４のいずれか１つに記載の装置。 ６．混合器（３４）が供給個所（３８）の下流に配置されていることを特徴とす る請求項５記載の装置。 ７．場合によって設けられる体積補償容器（６）に弁（３０）付きのバイパス管 （２８）が付設されていることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１つに 記載の装置。 ８．バイパス管（２８）が供給個所（３８）の上流で体積補償容器（６）と高圧 ポンプ（６０、６２）との間の吸込み管（３２）に開口していることを特徴とす る請求項７記載の装置。 ９．調整装置（５２）が比例調整器として形成されていることを特徴とする請求 項１ないし８のいずれか１つに記載の装置。